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产品与设计 李向东 等·对比法建立注塑机锁模机架优化设计方案

接触面积、锁模机板重量、运动冲击到静止时间等技
术参数，利 用动量定理 F t =m v '-m v 可以得出 冲击力，
而冲击时间可以以液压阀的切换时间作为计算依据，
本文的冲击时间约定为 150 ms 即 0.15 s。
建立单位变形系数及单位冲击变形系数概念，以
有效评价锁模力、机架横截面积、静态时最大模厚处
的变形量、机架总重量、锁模部装自重与冲击力合力
作用到机架时的变形量之间的关联性。单位变形系数
图 3 注塑机锁模机架结构图 定义为 ：（静态时最大模厚处的变形量 × 机架总重量）
÷（锁模力 × 机架横截面积）；单位冲击变形系数定义
2 锁模结构部分运动特性及锁模机架模
为 ：（锁模部装自重与冲击力合力作用到机架时的变形
型分析建立
量 × 机架总重量 )÷( 锁模力 × 机架横截面积）。
注塑机锁模结构中，锁模头板将固定于机架上面，
按以上分析原理，结合有限元分析方法建立以下
与机架保持相对静止状态。而锁模二板与机架则是相
分析模型，见表 1。
对运动状态，二者之间通过滑动摩擦副滑行。在注塑
表 1 建模分析表 1
成型工艺过程中，一般分为以下步骤，如图 4 所示。
1 A B
2 模型参数 计算公式或计算方法
3 机架总宽 设计图纸给出
4 机架总高 设计图纸给出
5 锁模头板组件重量 /N 头板三维建模重量并加上半
模重量
6 锁模二板组件重量 /N 二板三维建模重量并加上半
模重量
7 锁模力 /t 设计参数给出
8 头板接触面积 /mm 2 设计图纸给出
-2
9 头板接触应力 /(N . mm ) B5/B8
10 二板接触面积 /mm 2 二板滑动副接触面积 , 设计
图纸给出
11 二板接触应力 /(N . mm ) B6/B10
-2
12 冲击力 /N F t =m v ′ 计算得出
13 冲击变形 /mm 有限元加载力分析后得出
-2
14 最大模厚时冲击应力 /(N . mm ) 有限元加载力分析后得出
15 接触总面积 /mm 2 B8+B10
16 最大模厚时变形量 /mm 有限元加载力分析后得出
图 4 注塑成型工艺框图 17 最大模厚时危险应力 /(N . mm ) 有限元加载力分析后得出
-2
18 机架重量 /kg 三维设计图纸给出
在合模和锁模工艺又会产生更具体的工艺流程， 19 分析截面采用面积 /mm B2×B3
一般分为低压慢速合模、低压快速合模、低压低速模保 20 单位变形系数 B16×B18×100/B19×B7
21 单位冲击变形系数 B13×B18×100/B19×B7
锁模、高压低速锁模四个步骤。而开模阶段由于受模具
制品内应力的影响，开模工艺流程一般分为高压低速开
3 锁模机架支撑梁设计方法
模、低压快速开模、低压低速开模到位三个步骤。通常
为有效获得机架刚性，并减少变形，同时要求机
锁模头板要固定在机架的撑力梁上，以获得更好的刚性
架设计的轻量化，锁模机架的支撑梁必须有合理的设
和更低的冲击变形，而锁模二板滑动副则也是运行在机
计结构。
架的支撑梁上，以防止运动过程中机架变形。
锁模头板与机架是相互静止关系，静态承重设计
按以上锁模成型工艺原理，我们建立极端情况下
时支撑梁要合理分担锁模头板的自重，以及开合模过
的锁模机架形变分析模型。我们以最快的合模速度合
程中锁模动作对机架的冲击，固定面必须支撑在支撑
上模具，此时模具将冲击力传递给锁模头板，锁模头
梁上。锁模二板在锁模机架上可以移动，所以锁模二
板头板将受到最强的冲击力。由于锁模头板与锁模机
板的承重梁要设计在二板滑动副接触面正下方，纵梁
架固定连接，锁模头板受到的冲击力将直接传递给锁
的设计尺寸可以依据锁模机架模型分析做设计调整。
模机架，由此产生最大的锁模变形。根据锁模滑动副
图 5 显示了锁模机架置于锁模头板和锁模二板支撑的

年
2018 第 44 卷 ·61·